Introduzione alla RadioastronomiaIntroduzione alla Radioastronomia

Parte IIParte IINichi D’AmicoNichi D’Amico

Dipartimento di Fisica, Universita’ degli Studi di CagliariDipartimento di Fisica, Universita’ degli Studi di Cagliari

INAF – Osservatorio Astronomico di CagliariINAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari

Riassumiamo la prima parte del Seminario

La Radioastronomia si occupa dell’osservazione di corpi celesti nella banda radio ( = 10 m mm)

Uno dei limiti intrinseci di un radiotelescopio:

La risoluzione angolare

Interferometria e Sintesi d’Apertura

Un altro limite intrinseco di un radiotelescopio: la difficoltà di campionare il piano focale

2. Campionamento del piano focale Una sorgente puntiforme in asse produce al centro del piano focale una figura di diffrazione. L’intensità del campo elettromagnetico nel lobo delle figura di diffrazione principale induce nel feed delle correnti che sono poi amplificate nel ricevitore… Feed al centro del piano focale

Feed fuori centro

Una sorgente puntiforme fuori asse produce sul piano focale una figura di diffrazione fuori centro. Se disponessimo di un feed posizionato fuori centro, potremmo misurare la radiazione proveniente da questa sorgente fuori asse.

Se potessimo disporre di tanti feed sul piano focale, potremmo osservare tante sorgenti con una singola osservazione, senza cioè dovere “spazzolare” la regione di cielo con tanti puntamenti adiacenti

f/0.4

f/1.2Da un punto di vista puramente geometrico, una

focale corta offre un campo di vista più largo, ma…

Deformazione di coma (D/F)2×

Deformazione di coma (D/F)2×

Deformazione di coma (D/F)2×

1 mt sul piano focale 3 mt sul piano focale !!ma…

Siccome la deformazione di coma aumenta come (D/F)2

x , il campo di vista non distorto è molto più ampio con focali lunghe

Focale lunga (fuoco Focale lunga (fuoco secondario)secondario)

Focale corta (fuoco Focale corta (fuoco primario)primario) Vantaggi: Vantaggi: Feed Feed piccolipiccoli Poco bloccaggioPoco bloccaggio

Svantaggi: Svantaggi: Distorsione di Distorsione di comacoma

Vantaggi: Vantaggi: Poca Poca deformazionedeformazione

Spillover Spillover

Svantaggi: Feed di grandi Feed di grandi dimensionidimensioni

Poco spillover Poco spillover

Bloccaggio significativoBloccaggio significativo

Come scegliere la focale Come scegliere la focale ottimale ?ottimale ?

Sampling the focal planeSampling the focal plane::

The impact of new technology solutions The impact of new technology solutions

The Parkes multibeam receiverThe Parkes multibeam receiver

An impressive example:An impressive example:

Parkes 64 mt dish

f/0.4

= 21 cm

Highlights of the Parkes Multibeam observations:Highlights of the Parkes Multibeam observations:A boom of Pulsar counting !A boom of Pulsar counting !

A survey of the A survey of the Galactic planeGalactic plane carried carried out at Parkes with the new multibeam out at Parkes with the new multibeam receiver: receiver:

50 20 350 320 290 50 20 350 320 290 260 260

+55

-5-5

2,700 pointings (35 min per 2,700 pointings (35 min per pointing)pointing)

35,100 beam positions35,100 beam positions

3.5 Terabytes 1998 - 20023.5 Terabytes 1998 - 2002

> 650> 650New pulsars New pulsars

!!

A survey of the A survey of the Globular ClusterGlobular Cluster System carried out at Parkes with the System carried out at Parkes with the same system: same system:

+11+11new pulsars new pulsars

in 47Tucin 47Tuc

12 12 new pulsars new pulsars In 6 new GCIn 6 new GC

Pulsar Spin Pulsar Spin downdown

Increase in P results from loss of rotational energy.Increase in P results from loss of rotational energy.

Radiating mostly magnetic dipole radiation. Radiating mostly magnetic dipole radiation.

time

Per

iod

E = {I E = {I 22} } = I = I = |m| = |m|22 4 4 sin sin22ddt 3c3

1. .

Per

iod

Time

Observed P and Observed P and

c = 1 P

2

Magnetic dipole energy lossMagnetic dipole energy loss

Pulsar Ages and Magnetic Pulsar Ages and Magnetic fieldsfields

.B (P P)1/2

. P

. P

A newly born pulsar

A newly born pulsar has high magnetic field and relatively short spin period

Medium age pulsars

A young pulsar evolves relatively fast and slows down.

The magnetic field of an old pulsar might eventually decay

Died pulsars

Slow pulsars with low magnetic fields are not observable as radio sources any more

A died pulsar could be spun up and rejuvenated by an evolving binary companion

A newly born millisecond pulsar

The B-P diagram today (field pulsars only)

New perspectives in pulsar researchNew perspectives in pulsar research

Young pulsars are interesting, they could be the counterparts of the unidentified gamma-ray sources

Rare, but interesting, objectsRare, but interesting, objects New Parkes findingsNew Parkes findings

30 new young pulsars

Binary pulsars are interesting, they help in the understanding of stellar evolution, and are powerful probes in General Relativity

10 new binary pulsars

3 relativistic binaries

1 massive companion (11 Mo)

Millisecond pulsars in Globular Clusters are interesting, they are powerful probe of the Cluster dynamics.

11 new millisecond pulsars in 47Tucanae (+10 already known).

12 new millisecond pulsars in 6 Clusters, including 5 in NGC6752

Pulsar timing applicationsPulsar timing applications

• Pulsars are among the most stable Pulsars are among the most stable clocks knownclocks known

• Precise timing provides astrometric Precise timing provides astrometric positions of pulsars positions of pulsars

• Precise timing of pulsars providesPrecise timing of pulsars provides information on Globular Cluster dynamics. information on Globular Cluster dynamics.

• Millisecond pulsar timing could be Millisecond pulsar timing could be used as a Gravitational Wave Detector. used as a Gravitational Wave Detector.

Millisecond Pulsar

• Precise timing of binary pulsars allows the Precise timing of binary pulsars allows the observation of General Relativity effectsobservation of General Relativity effects